DE112009002137B4

DE112009002137B4 - Signal processing circuit

Info

Publication number: DE112009002137B4
Application number: DE112009002137.9T
Authority: DE
Inventors: Kohei Teramoto; Masaru Kimura; Tsuyoshi Nakada; Fuminori Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JPWO2010041381A1; US8583717B2; CN102124650A; CN102124650B; US20110113081A1; DE112009002137T5; WO2010041381A1; JP5068373B2

Abstract

Signalverarbeitungsschaltung, umfassend:
ein IIR-Filter (11) und ein FIR-Filter (12), jeweils konfiguriert zum Verarbeiten eines digitalen Signals gemäß einem Filterkoeffizienten, der entsprechend einer Übertragungsfunktion eingestellt ist;
eine Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit (15), konfiguriert zum Erzeugen eines FIR-Filterkoeffizienten mit einer gleichen Übertragungsfunktion wie ein IIR-Filterkoeffizient des IIR Filters, unter Verwendung des IIR Filters; und
eine Steuereinheit (10), die konfiguriert ist, zu steuern, welches des IIR Filters (11) und des FIR Filters (12) zum Verarbeiten des digitalen Signals verwendet wird;
wobei die Steuereinheit (10) beim Einstellen der Übertragungsfunktion das IIR Filter (11) steuert, zur Verfügung zu stehen, und die Filterkoeffizientenumwandlungseinheit (15) steuert, den FIR Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR Filterkoeffizient zu erzeugen; und
beim Abschluß der Einstellung der Übertragungsfunktion oder beim Durchführen einer Signalverarbeitung die Steuereinheit (10) ein FIR Filter (12) steuert, zur Verfügung zu stehen, das zum Verarbeiten des digitalen Signals gemäß dem von der FIR Filterkoeffizientenumwandlungseinheit (15) erzeugten FIR Filterkoeffizienten verwendet wird.Signal processing circuit, comprising:
an IIR filter (11) and an FIR filter (12) each configured to process a digital signal according to a filter coefficient set in accordance with a transfer function;
a filter coefficient conversion unit (15) configured to generate an FIR filter coefficient having a same transfer function as an IIR filter coefficient of the IIR filter using the IIR filter; and
a control unit (10) configured to control which of the IIR filter (11) and the FIR filter (12) is used to process the digital signal;
wherein the control unit (10) controls the IIR filter (11) to be available in setting the transfer function, and the filter coefficient conversion unit (15) controls to generate the FIR filter coefficient having the same transfer function as the IIR filter coefficient; and
upon completion of the setting of the transfer function or when performing signal processing, the control unit (10) controls an FIR filter (12) available for processing the digital signal according to the FIR filter coefficient generated by the FIR filter coefficient conversion unit (15).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsschaltung, passend zur Verwendung für den Zweck einer Verarbeitung eines Audiosignals bei einer digitalen Signalverarbeitung.The present invention relates to a signal processing circuit suitable for use for the purpose of processing an audio signal in digital signal processing.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Als digitale Filter sind die folgenden zwei Arten von Filtern gewöhnlich bekannt: ein IIR-(unbegrenzte bzw. Infinit-Impulsansprechverhalten)-Filter und ein FIR-(Finit-Impulsansprechverhalten)-Filter. Ein Signalflussdiagramm, das einen Algorithmus einer Signalverarbeitung durch ein IIR-Filter zeigt, ist in 3 gezeigt, und ein Signalflussdiagramm, das den Algorithmus einer Signalverarbeitung durch ein FIR-Filter zeigt, ist in 4 gezeigt.As digital filters, the following two types of filters are commonly known: an IIR (Infinite Impulse Response) filter and a FIR (Finite Impulse Response) filter. A signal flow diagram showing an algorithm of signal processing by an IIR filter is shown in FIG 3 and a signal flow diagram showing the algorithm of signal processing by a FIR filter is shown in FIG 4 shown.

Wie in 3 gezeigt, umfasst das IIR-Filter eine IIR-Koeffizienten-Ausgabeeinheit 30, die einen Filterkoeffizienten ausgibt, der der Übertragungsfunktion des IIR-Filters entspricht, sowie Addierer 31 und 32, Multiplizierer 33 bis 37 und Verzögerungseinheit 38 und 39. Das IIR-Filter weist ein Merkmal auf, das es leicht macht, eine Frequenzcharakteristik dort frei wählbar einzustellen, und bereitet eine geringe Höhe einer arithmetischen Präzision, da das IIR-Filter eine Rückkopplungsschleife aufweist, wie in 3 gesehen, und deshalb werden Betriebsfehler darin gesammelt.As in 3 As shown, the IIR filter comprises an IIR coefficient output unit 30 which outputs a filter coefficient corresponding to the transfer function of the IIR filter and adders 31 and 32 , Multiplier 33 to 37 and delay unit 38 and 39 , The IIR filter has a feature that makes it easy to set a frequency characteristic arbitrary there, and prepares a small amount of arithmetic precision since the IIR filter has a feedback loop as in FIG 3 seen, and therefore operational errors are collected in it.

Im Gegensatz dazu umfasst das FIR-Filter eine FIR-Koeffizienten-Ausgabeeinheit 40, die einen Filterkoeffizienten ausgibt, der der Übertragungsfunktion des FIR-Filters entspricht, sowie einen Addierer 41, einen Multiplizierer 42 bis 44 und Verzögerungseinheiten 45 und 46, wie in 4 gezeigt. Weil das FIR-Filter einen Satz von Multiplikation und Addition nur einmal für jeden Filterkoeffizienten für jedes Signal fertig stellt, stellt das FIR-Filter eine hohe Höhe an arithmetischer Präzision mit keiner Ansammlung von Fehlern bereit, obwohl das FIR-Filter ein Merkmal aufweist, dass es schwierig ist, seine Frequenzeigenschaft anzupassen, wie zum Beispiel ein Ändern von nur einem Teil der Frequenzeigenschaft, und daher weist es eine Anpassungsschwierigkeit auf.In contrast, the FIR filter comprises an FIR coefficient output unit 40 which outputs a filter coefficient corresponding to the transfer function of the FIR filter and an adder 41 , a multiplier 42 to 44 and delay units 45 and 46 , as in 4 shown. Because the FIR filter completes a set of multiplication and addition only once for each filter coefficient for each signal, the FIR filter provides a high level of arithmetic precision with no accumulation of errors, although the FIR filter has a feature that It is difficult to adjust its frequency characteristic, such as changing only a part of the frequency characteristic, and therefore it has an adaptation difficulty.

Herkömmlich ist, um ein Quantisierungsrauschen zu verringern, das in einem D/A-(Digital/Analog-)-Umsetzer auftritt, eine Hybrid-FIR/IIR-Filter-Konfigurierung, welches eine Kombination einer IIR-Filter-Funktion und einer FIR-Filter-Funktion ist, zum Filtern der Quantisierungsausgabe des D/A-Wandlers, bekannt (beispielsweise mit Bezugnahme auf Patentreferenz 1). Ferner ist auch ein Entwurfsverfahren eines Berechnens eines FIR-Filterkoeffizientens durch Messen einer Impulsantwort bzw. Impulsansprechverhaltens eines IIR-Filters ohne Ausführen eines komplizierten arithmetischen Betriebs, wie zum Beispiel eine arithmetische Berechnung von einem Polynom oder einer inversen DFT, bekannt (beispielsweise unter Bezug auf Patentreferenz 2).Conventionally, in order to reduce quantization noise occurring in a D / A (digital / analog) converter, a hybrid FIR / IIR filter configuration is provided which combines a IIR filter function and a FIR filter. Filtering function is known for filtering the quantization output of the D / A converter (for example, with reference to Patent Reference 1). Further, a design method of calculating an FIR filter coefficient by measuring an impulse response of an IIR filter without performing a complicated arithmetic operation, such as an arithmetic calculation of a polynomial or an inverse DFT, is also known (for example, with reference to Patent Reference 2).

Verwandter Stand der TechnikRelated prior art

PatentreferenzPatent reference

Patent Reference 1: JP 11-284491 A
Patent Reference 2: JP 6-97777 A

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gemäß der durch die oben erwähnte Patentreferenz 1 offenbarten Technologie weist eine Schaltung, die gebildet wird durch Kombinieren der FIR-Filterfunktion und der IIR-Filterfunktion eine geringere benötigte Anzahl von Abgriffen (Taps) auf, als die eines herkömmlichen FIR-Verfahrens, und einen kleineren benötigten Bereich, als der eines IIR-Filters.According to the technology disclosed by the above-mentioned Patent Reference 1, a circuit formed by combining the FIR filter function and the IIR filter function has a smaller required number of taps than that of a conventional FIR method, and a smaller one required area than that of an IIR filter.

Jedoch wird das oben erwähnte Hybrid-FIR/IIR-Filter nicht verwendet, wenn ein Umschalten zwischen dem FIR-Filter und dem IIR-Filter ausgeführt wird. Deshalb weist das Hybrid-FIR/IIR-Filter nicht sowohl eine Einfachheit einer Anpassung, die ein IIR-Filter hat, als auch einen hohen Grad an Präzision mit weniger Betriebsfehler auf, die ein FIR-Filter hat.However, the above-mentioned hybrid FIR / IIR filter is not used when switching between the FIR filter and the IIR filter is performed. Therefore, the hybrid FIR / IIR filter does not have both a simplicity of matching which has an IIR filter and a high degree of precision with less operational error having an FIR filter.

Ferner kann gemäß dem durch die oben erwähnte Patentreferenz 2 offenbarten Verfahren ein FIR-Filter mit einer Linearen-Phasen-Charakteristik und einer Frequenzamplituden-Charakteristik, welches das Quadrat ist der Frequenzamplitudencharakteristik des IIR-Filter, entworfen werden. Ein Problem ist jedoch, dass bei einer gut verwendeten Frequenzkorrektur, wie zum Beispiel einer Korrektur zum Verstärken eines Niederfrequenzbereichs, es bekannt ist, dass das IIR-Filter eine extrem lange Ansprechzeit aufweisen muss zum Implementieren der Frequenzcharakteristik, und folglich die Gruppenverzögerungs-Frequenzcharakteristik des FIR-Filters, die berechnet wird von der extrem langen Ansprechzeit des IIR-Filters, sehr lange wird und deshalb nicht anwendbar ist auf ein Audio/Video-System mit einem hohen Niveau an Echtzeiteigenschaft, was keine lange Verzögerung erlauben kann.Further, according to the method disclosed by the above-mentioned Patent Reference 2, an FIR filter having a linear-phase characteristic and a frequency-amplitude characteristic, which is the square of the frequency amplitude characteristic of the IIR filter, can be designed. One problem, however, is that with a well-used frequency correction, such as a correction to amplify a low frequency range, it is known that the IIR filter must have an extremely long response time to implement the frequency characteristic, and hence the group delay frequency characteristic of the FIR Filter calculated from the extremely long response time of the IIR filter, becomes very long and therefore not applicable to an audio / video system with a high level of real-time property, which can not allow a long delay.

Ein weiteres Problem ist das, weil das oben erwähnte FIR-Filter die Amplitudencharakteristik aufweist, welches das Quadrat von der des IIR-Filters ist, eine Frequenzkorrektur, die dieses FIR-Filter verwendet, zu einer exzessiven Korrektur führt, und die Einfachheit der Anpassung verschlechtert wird. Beispielsweise entspricht eine Korrektur von 6 dB unter Verwendung des IIR-Filters einer Korrektur von 12 dB unter Verwendung des FIR-Filters.Another problem is that because the above-mentioned FIR filter has the amplitude characteristic which is the square of that of the IIR filter, frequency correction using this FIR filter results in excessive correction, and the ease of matching deteriorates becomes. For example, a 6 dB correction using the IIR filter corresponds to a 12 dB correction using the FIR filter.

Die vorliegende Erfindung wird durchgeführt, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochleistungs-Signalverarbeitungsschaltung bereitzustellen mit sowohl einer Leichtigkeit einer Anpassung, wie es ein IIR-Filter aufweist, als auch einem hohen Grad von Präzision mit wenigen Betriebsfehlern, die ein FIR-Filter aufweist. The present invention is accomplished in order to solve the above-mentioned problems, and it is therefore an object of the present invention to provide a high-performance signal processing circuit having both ease of matching as having an IIR filter and a high degree of Precision with few operational errors, which has a FIR filter.

Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, enthält eine Signalverarbeitungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung: ein IIR-Filter und ein FIR-Filter, jeweils konfiguriert zum Verarbeiten eines digitalen Signals gemäß einem Filterkoeffizienten, der entsprechend einer Übertragungsfunktion eingestellt ist; eine Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit, konfiguriert zum Erzeugen eines FIR-Filterkoeffizienten mit einer gleichen Übertragungsfunktion wie ein IIR-Filterkoeffizient des IIR Filters, unter Verwendung des IIR Filters; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, zu steuern, welches des IIR Filters und des FIR Filters zum Verarbeiten des digitalen Signals verwendet wird; wobei die Steuereinheit beim Einstellen der Übertragungsfunktion das IIR Filter steuert, zur Verfügung zu stehen, und die Filterkoeffizientenumwandlungseinheit steuert, den FIR Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR Filterkoeffizient zu erzeugen; und beim Abschluß der Einstellung der Übertragungsfunktion oder beim Durchführen einer Signalverarbeitung die Steuereinheit ein FIR Filter steuert, zur Verfügung zu stehen, das zum Verarbeiten des digitalen Signals gemäß dem von der FIR Filterkoeffizientenumwandlungseinheit erzeugten FIR Filterkoeffizienten verwendet wird.In order to solve the above-mentioned problems, a signal processing circuit according to the present invention includes: an IIR filter and an FIR filter each configured to process a digital signal according to a filter coefficient set in accordance with a transfer function; a filter coefficient conversion unit configured to generate an FIR filter coefficient having a same transfer function as an IIR filter coefficient of the IIR filter using the IIR filter; and a control unit configured to control which of the IIR filter and the FIR filter is used to process the digital signal; wherein the control unit, when setting the transfer function, controls the IIR filter to be available, and controls the filter coefficient conversion unit to generate the FIR filter coefficient having the same transfer function as the IIR filter coefficient; and upon completion of the setting of the transfer function or upon performing signal processing, the control unit controls to control an FIR filter used for processing the digital signal according to the FIR filter coefficient generated by the FIR filter coefficient conversion unit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Hochleistungs-Signalverarbeitungsschaltung bereitgestellt werden mit sowohl einer Einfachheit bei der Anpassung, die ein IIR-Filter aufweist, als auch einem hohen Grad an Präzision mit wenigen Betriebsfehlern, was ein FIR-Filter aufweist.According to the present invention, a high-performance signal processing circuit can be provided with both an ease of matching having an IIR filter and a high degree of precision with few operational errors, which has an FIR filter.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 zeigt ein Blockdiagramm, das die innere Struktur einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 FIG. 12 is a block diagram showing the internal structure of a signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention; FIG.

2 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 FIG. 12 is a flow chart showing the operation of the signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention; FIG.

3 zeigt eine Signalflussansicht, die einen Signalverarbeitungsalgorithmus eines IIR-Filters zeigt; und 3 Fig. 10 is a signal flow diagram showing a signal processing algorithm of an IIR filter; and

4 zeigt eine Signalflussansicht, die einen Signalverarbeitungsalgorithmus eines FIR-Filters zeigt. 4 shows a signal flow view showing a signal processing algorithm of an FIR filter.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Hier im Folgenden werden, um diese Erfindung in Einzelheiten zu erklären, die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen bzw. Figuren.Hereinafter, in order to explain this invention in detail, the preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

Ausführungsform 1Embodiment 1

1 zeigt ein Blockdiagramm, das die innere Struktur einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 FIG. 12 is a block diagram showing the internal structure of a signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.

Wie in 1 gezeigt, umfasst die Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit 10, ein IIR-Filter 11, ein FIR-Filter 12, eine IIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 13, eine FIR-Filterkoeffizienten-Speichereinhiet 14, eine Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 und eine Umschalteinheit 16.As in 1 As shown in FIG. 1, the signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention includes a control unit 10 , an IIR filter 11 , a FIR filter 12 , an IIR filter coefficient storage unit 13 , an FIR filter coefficient memory 14 , a filter coefficient conversion unit 15 and a switching unit 16 ,

Das IIR-Filter 11 weist ein Merkmal auf, dass es leicht gemacht wird, eine frei wählbare Frequenzcharakteristik darin einzustellen, wie oben beschrieben, und stellt ein niedriges Niveau bzw. geringe Höhe einer arithmetischen Präzision bereit, weil Betriebsfehler darin gesammelt werden, da das IIR-Filter eine Rückkopplungsschleife aufweist. Im Gegensatz zu diesem stellt, weil das FIR-Filter 12 einen Satz von Multiplikation und Addition nur einmal für jeden Filterkoeffizienten für jedes Signal fertig stellt, das FIR-Filter 12 ein hohes Niveau einer arithmetischen Präzision mit keiner Ansammlung von Fehlern bereit, obwohl das FIR-Filter 12 ein Merkmal aufweist, dass es schwierig ist, seine Frequenzeigenschaft bzw. Frequenzcharakteristik anzupassen, wie zum Beispiel ein Ändern von nur einem Teil der Frequenzcharakteristik.The IIR filter 11 has a feature that it is made easy to set an arbitrary frequency characteristic therein as described above, and provides a low level of arithmetic precision because operational errors are accumulated therein because the IIR filter has a feedback loop , In contrast to this poses, because the FIR filter 12 completing a set of multiplication and addition only once for each filter coefficient for each signal, the FIR filter 12 a high level of arithmetic precision with no accumulation of errors, although the FIR filter 12 has a feature that it is difficult to adjust its frequency characteristic, such as changing only a part of the frequency characteristic.

Jedes der IIR-Filter 11 und FIR-Filter 12 wird bereitgestellt zum Verarbeiten eines digitalen Signals gemäß einem Filterkoeffizienten, eingestellt gemäß einer Übertragungsfunktion. Beispielsweise ist jeder von dem IIR-Filter 11 und dem FIR-Filter 12 in einem DSP (digitaler Signalprozessor) ausgebildet.Each of the IIR filters 11 and FIR filters 12 is provided for processing a digital signal according to a filter coefficient set according to a transfer function. For example, everyone is from the IIR filter 11 and the FIR filter 12 formed in a DSP (digital signal processor).

Ein IIR-Filterkoeffizient des IIR-Filters 11 wird gespeichert in der IIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 13, und ein FIR-Filterkoeffizient, der erzeugt wird durch die Filterkoeffizienten Umwandlungseinheit 15, wird gespeichert in der FIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 14.An IIR filter coefficient of the IIR filter 11 is stored in the IIR filter coefficient storage unit 13 , and a FIR filter coefficient, which is generated by the filter coefficient conversion unit 15 is stored in the FIR filter coefficient storage unit 14 ,

Die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 erzeugt den FIR-Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR-Filterkoeffizient von dem IIR-Filterkoeffizienten, der gespeichert ist in der IIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 13 unter der Steuerung der Steuereinheit 10. Die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 erzeugt den FIR-Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR-Filterkoeffizient von dem IIR-Filterkoeffizienten durch Verwenden eines Impulsansprechverhaltens bzw. Impulsantwort, gemessen unter der Steuerung der Steuereinheit 10 oder durch Ausführen eines arithmetischen Betriebs, wie zum Beispiel einer inversen Fourier-Transformation. The filter coefficient conversion unit 15 generates the FIR filter coefficient having the same transfer function as the IIR filter coefficient of the IIR filter coefficient stored in the IIR filter coefficient storage unit 13 under the control of the control unit 10 , The filter coefficient conversion unit 15 generates the FIR filter coefficient having the same transfer function as the IIR filter coefficient of the IIR filter coefficient by using a pulse response measured under the control of the control unit 10 or by performing an arithmetic operation, such as an inverse Fourier transform.

Die Steuereinheit 10 weist eine Konfigurierungseinstell-Steuerfunktion auf eines Bestimmens, ob entweder das IIR-Filter 11 oder das FIR-Filter 12 zu aktivieren ist, um eines von diesen zu betreiben, sowie eine Funktion eines Steuerns der Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15, um diese Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 dazu zu bringen, den FIR-Filterkoeffizienten zu erzeugen mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR-Filterkoeffizient, und dann den erzeugten FIR-Filterkoeffizienten in der FIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 14 zu speichern.The control unit 10 has a configuration setting control function on determining whether either the IIR filter 11 or the FIR filter 12 is to be activated to operate one of these and a function of controlling the filter coefficient conversion unit 15 to this filter coefficient conversion unit 15 to generate the FIR filter coefficient with the same transfer function as the IIR filter coefficient, and then the generated FIR filter coefficients in the FIR filter coefficient storage unit 14 save.

Insbesondere aktiviert die Steuereinheit 10 das IIR-Filter 11 über die Umschalteinheit 16 gemäß einem Auswahlbetrieb, der ausgeführt wird durch einen Benutzer zu der Zeit einer Anpassung der Übertragungsfunktion (in einem Anpassungsmodus), und steuert die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15, um diese Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit dazu zu bringen, den FIR-Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR-Filterkoeffizient zu erzeugen. Ferner aktiviert die Steuereinheit 10 das FIR-Filter 12 über die Umschalteinheit 16 gemäß einem Auswahlbetrieb, der ausgeführt wird durch den Benutzer zu der Zeit einer Signalverarbeitung (in einem Signalverarbeitungsmodus) oder zu der Zeit der Beendigung der Anpassung.In particular, the control unit activates 10 the IIR filter 11 via the switching unit 16 according to a selecting operation performed by a user at the time of adaptation of the transfer function (in a matching mode), and controls the filter coefficient converting unit 15 to make this filter coefficient conversion unit to generate the FIR filter coefficient having the same transfer function as the IIR filter coefficient. Further, the control unit activates 10 the FIR filter 12 via the switching unit 16 according to a selecting operation performed by the user at the time of signal processing (in a signal processing mode) or at the time of completion of the adaptation.

Die Steuereinheit 10, die IIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 13, die FIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 14, die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 und die Umschalteinheit 16, die oben erwähnt werden, können in einem MPU (Mikroprozessor) mit einem Speicher beispielsweise angebracht werden.The control unit 10 , the IIR filter coefficient storage unit 13 , the FIR filter coefficient storage unit 14 , the filter coefficient conversion unit 15 and the switching unit 16 For example, those mentioned above may be mounted in an MPU (Microprocessor) with a memory, for example.

In diesem Fall werden die IIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 13 und die FIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 14 dem Speicher zugeordnet, und die IIR- und FIR-Filterkoeffizienten werden in dem Speicher gespeichert. Der Speicher kann außerhalb der Signalverarbeitungsschaltung angebracht werden.In this case, the IIR filter coefficient storage unit 13 and the FIR filter coefficient storage unit 14 allocated to the memory, and the IIR and FIR filter coefficients are stored in the memory. The memory may be mounted outside the signal processing circuit.

2 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

Hier im Folgenden wird der Betrieb der Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 1, im Einzelnen erklärt mit Bezug auf das Flussdiagramm von 2.Hereinafter, the operation of the signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIG 1 , explained in detail with reference to the flow chart of 2 ,

In diesem Anpassungsmodus, in dem die Signalverarbeitungsschaltung derart angepasst wird, dass sie eine freiwählbare bzw. willkürliche Übertragungsfunktion aufweist (”Anpassung” in Schritt ST201), führt die Steuereinheit 10 eine Konfigurierungseinstellung durch zum Ermöglichen bzw. Aktivieren des IIR-Filters 11 zuerst (Schritt ST202). Insbesondere wird die Signalverarbeitungsschaltung in den Anpassungsmodus versetzt, in dem das IIR-Filter 11 ausgewählt wird durch die Umschalteinheit 16, auf solch eine Art und Weise, dass es ermöglicht wird, zu arbeiten.In this adaptation mode in which the signal processing circuit is adapted to have an arbitrary transfer function ("adaptation" in step ST201), the control unit performs 10 a configuration setting by enabling or enabling the IIR filter 11 first (step ST202). In particular, the signal processing circuit is placed in the adaptation mode in which the IIR filter 11 is selected by the switching unit 16 in such a way that it is made possible to work.

Die Steuereinheit 10 bestimmt dann, ob die Anpassung beendet wurde oder nicht (Schritt ST203), und falls NEIN, wiederholt sie die Anpassung, wobei falls JA, die Steuereinheit 10 die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 steuert, um den FIR-Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie den IIR-Filterkoeffizienten gemäß dem IIR-Filterkoeffizienten, gespeichert in der IIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 13 (Schritt ST204) zu erzeugen. Der FIR-Filterkoeffizient, der erzeugt wird, wird gespeichert in der FIR-Filterkoeffizienten-Speichereinheit 14 durch die Steuereinheit 10.The control unit 10 It then determines whether the adjustment has been completed or not (step ST203), and if NO, it repeats the adjustment, if so, the control unit 10 the filter coefficient conversion unit 15 controls to obtain the FIR filter coefficient having the same transfer function as the IIR filter coefficient according to the IIR filter coefficient stored in the IIR filter coefficient storage unit 13 (Step ST204). The FIR filter coefficient that is generated is stored in the FIR filter coefficient storage unit 14 through the control unit 10 ,

Wenn die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 den FIR-Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie den IIR-Filterkoeffizienten erzeugt, gibt die Steuereinheit 10 ein Impulssignal in die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 und misst dann eine Impulsantwort auf das Impulssignal.When the filter coefficient conversion unit 15 generates the FIR filter coefficients with the same transfer function as the IIR filter coefficients, gives the control unit 10 a pulse signal into the filter coefficient conversion unit 15 and then measures an impulse response to the pulse signal.

Insbesondere nimmt die Steuereinheit 10 an, dass die Signalverarbeitungsschaltung, die temporär konfiguriert ist und eingestellt ist zum Dienen als IIR-Filter 11, eine Black Box ist, und gibt ein Impulssignal in die Signalverarbeitungsschaltung und misst dann eine Impulsantwort auf das Impulssignal. Diese Impulsantwort ist äquivalent zu der Berechnung des Filterkoeffizienten des IIF-Filters 11, wie gut bekannt ist. Deshalb kann, durch Konfigurieren und Einstellen des FIR-Filters 12 auf solch eine Art und Weise, dass das FIR-Filter einen Koeffizienten mit diesem Wert aufweist, die Charakteristik (Übertragungsfunktion), äquivalent zu dem IIR-Filter 11, implementiert werden durch das FIR-Filter 12.In particular, the control unit takes 10 That is, the signal processing circuit that is temporarily configured and set to serve as an IIR filter 11 , is a black box, and outputs a pulse signal to the signal processing circuit, and then measures an impulse response to the pulse signal. This impulse response is equivalent to the calculation of the filter coefficient of the IIF filter 11 as is well known. Therefore, by configuring and adjusting the FIR filter 12 in such a manner that the FIR filter has a coefficient of this value, the characteristic (transfer function) equivalent to the IIR filter 11 , to be implemented by the FIR filter 12 ,

In diesem Fall wird der FIR-Filterkoeffizient mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der IIR-Filterkoeffizient erzeugt von der Impulsantwort, obwohl, wenn die Zeitlänge, die benötigt wird zum Ausführen der Verarbeitung, relativ gesehen nicht signifikant ist, die Steuereinheit 10 den Filterkoeffizienten berechnen kann durch Verwenden eines gut bekannten arithmetischen Betriebs, wie zum Beispiel einer numerischen Berechnung eines Polynoms oder einer inversen DFT (IDFT: inverse diskrete Fourier-Transformation).In this case, the FIR filter coefficient with the same transfer function as the IIR Filtering coefficient generated by the impulse response, although if the time length required to perform the processing is relatively insignificant, the control unit 10 may compute the filter coefficient by using a well-known arithmetic operation, such as a numerical calculation of a polynomial or an inverse DFT (IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform).

Als Nächstes führt die Steuereinheit 10 eine Konfigurierungseinstellungsänderung durch, um zu dem FIR-Filter mit der gleichen Übertragungsfunktion wie das IIR-Filter zu wechseln, wobei die Übertragungsfunktion erzeugt wird durch die Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 (Schritt ST205). Insbesondere führt die Signalverarbeitungsschaltung eine Übertragung durch zu einem Zustand, in dem das FIR-Filter 12 mit der gleichen Übertragungsfunktion wie der Filterkoeffizient des IIR-Filters 11 ausgewählt wird durch die Umschalteinheit 16 bzw. Umschaltungseinheit, auf solch eine Art und Weise, dass es ermöglicht wird, die Signalverarbeitung auszuführen.Next comes the control unit 10 a configuration setting change to change to the FIR filter having the same transfer function as the IIR filter, the transfer function being generated by the filter coefficient conversion unit 15 (Step ST205). Specifically, the signal processing circuit performs transmission to a state in which the FIR filter 12 with the same transfer function as the filter coefficient of the IIR filter 11 is selected by the switching unit 16 or switching unit, in such a way as to be able to carry out the signal processing.

Ferner führt, wenn es bestimmt wird in der Modusbestimmungsverarbeitung von Schritt ST201, dass die Signalverarbeitungsschaltung in den Signalverarbeitungsmodus versetzt wird (”Signalverarbeitung” in Schritt ST201), die Steuereinheit 10 eine Konfigurierungseinstellung durch, um das FIR-Filter 12 zu verwenden (Schritt ST206), und steuert die Umschalteinheit 16 zum Befehlen der Signalverarbeitungsschaltung, die Signalverarbeitung zu starten unter Verwendung des FIR-Filters 12 (Schritt ST207).Further, when it is determined in the mode determination processing of step ST201 that the signal processing circuit is placed in the signal processing mode ("signal processing" in step ST201), the control unit 12 executes 10 a configuration setting by to the FIR filter 12 to use (step ST206), and controls the switching unit 16 for commanding the signal processing circuit to start signal processing using the FIR filter 12 (Step ST207).

Zur Zeit einer Neuanpassung führt die Steuereinheit 10 eine Konfigurationseinstellungsänderung durch, um zu der Konfigurierung unter Verwendung des IIR-Filters 11 wieder zu wechseln, und nach der Neukonfigurierung ersetzt sie die Konfigurierungseinstellung durch die Konfigurierungseinstellung unter Verwendung des FIR-Filters 12 mit wieder der gleichen Übertragungsfunktion.At the time of a readjustment, the control unit performs 10 a configuration setting change through to the configuration using the IIR filter 11 After reconfiguring, it replaces the configuration setting with the configuration setting using the FIR filter 12 again with the same transfer function.

Die oben erwähnte Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung stellt die folgenden zwei Typen von Filterkoeffizienten bereit: die Filterkoeffizienten des IIR-Filters 11 und des FIR-Filters 12 mit der gleichen Übertragungsfunktion zu allen Zeiten, und in dem Anpassungsmodus, in dem die Signalverarbeitungsschaltung angepasst wird, um eine frei wählbare Übertragungsfunktion aufzuweisen, führt sie eine Konfigurationseinstellung durch, um das IIR-Filter 11 zu verwenden, und zu der Zeit der Beendigung der Anpassung oder in dem Signalverarbeitungsmodus führt sie eine Konfigurationseinstellungsveränderung durch, um zu dem FIR-Filter 12 mit der gleichen Übertragungsfunktion wie das IIR-Filter zu wechseln. Deshalb kann die Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung sowohl eine Einfachheit der Anpassung bereitstellen, was das IIR-Filter 11 hat, als auch einen hohen Grad an Präzision mit wenig Betriebsfehlern, was das FIR-Filter 12 hat.The above-mentioned signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention provides the following two types of filter coefficients: the filter coefficients of the IIR filter 11 and the FIR filter 12 with the same transfer function at all times, and in the adaptation mode in which the signal processing circuit is adapted to have an arbitrary transfer function, it performs a configuration adjustment to the IIR filter 11 At the time of completing the adjustment or in the signal processing mode, it performs a configuration setting change to the FIR filter 12 to change with the same transfer function as the IIR filter. Therefore, the signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention can provide both a convenience of matching, which is the IIR filter 11 has, as well as a high degree of precision with little operational errors, what the FIR filter 12 Has.

Ferner kann, weil die Signalverarbeitungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung automatisch den Filterkoeffizienten des FIR-Filters 12 mit einer Übertragungsfunktion äquivalent zu der des IIR-Filters 11 erzeugt, was eine Signalausbreitung in Echtzeit unter Verwendung des IIR-Filters 11 ermöglicht, die Signalverarbeitungsschaltung den FIR-Filterkoeffizienten in einer kurzen Zeit erzeugen, und kann die arithmetische Last daran verringern.Further, because the signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention can automatically adjust the filter coefficient of the FIR filter 12 with a transfer function equivalent to that of the IIR filter 11 which produces signal propagation in real time using the IIR filter 11 allows the signal processing circuit to generate the FIR filter coefficients in a short time, and can reduce the arithmetic load thereof.

Die oben erwähnte Signalverarbeitung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erzeugt den FIR-Filterkoeffizienten mit einer Übertragungsfunktion äquivalent zu der des IIR-Filters 11 durch Messen einer Impulsantwort. In einem Fall, in dem die Zeitlänge, die benötigt wird zum Ausführen der Verarbeitung, nicht signifikant ist, kann die Signalverarbeitungsschaltung alternativ eine numerische Berechnung eines Polynoms oder eines IDFT-arithmetischen Betriebs durch Verwenden der Steuereinheit 10 ausführen.The above-mentioned signal processing according to Embodiment 1 of the present invention generates the FIR filter coefficient having a transfer function equivalent to that of the IIR filter 11 by measuring an impulse response. Alternatively, in a case where the length of time required for executing the processing is not significant, the signal processing circuit may numerically calculate a polynomial or an IDFT arithmetic operation by using the control unit 10 To run.

Ferner kann, wenn die Impulsantwort zu lange ist, die Steuereinheit 10 auch die Größe eines arithmetischen Betriebs effektiv verringern durch Ausführen eines Faltungs-Arithmetikbetriebs unter Verwendung einer Fensterfunktion, die passend ist für die Impulsantwort. Als Fensterfunktion, die passend ist für die Impulsantwort, kann ein rechtwinkliges Fenster, ein Gauss-Fenster, ein Humming-Fenster oder Ähnliches verwendet werden.Further, if the impulse response is too long, the control unit may 10 also effectively reduce the amount of arithmetic operation by performing convolutional arithmetic operation using a window function appropriate to the impulse response. As a window function suitable for the impulse response, a rectangular window, a Gaussian window, a Humming window or the like can be used.

Ferner führt, wenn die Impulsantwort bzw. Impulsansprechverhalten lange ist, die Steuereinheit einen Frequenzumwandlungsbetrieb an dem FIR-Filterkoeffizienten und dem Eingabesignal aus, und multipliziert dann das frequenzumgewandelte FIR-Filter mit dem frequenzumgewandelten Eingabesignal auf der Frequenzachse durch Verwenden der Tatsache, dass ein Filter-Arithmetikbetrieb auf der Zeitachse äquivalent ist zu einer Multiplikation auf der Frequenzachse, wodurch es ermöglicht wird, weiter die Menge bzw. Größe von arithmetischem Betrieb zu verringern.Further, when the impulse response is long, the controller executes a frequency conversion operation on the FIR filter coefficient and the input signal, and then multiplies the frequency-converted FIR filter by the frequency-converted input signal on the frequency axis by using the fact that a filter Arithmetic operation on the time axis is equivalent to multiplication on the frequency axis, thereby making it possible to further reduce the amount of arithmetic operation.

Das Filtern auf der Frequenzachse kann implementiert werden durch Verwenden eines Arithmetikbetriebsverfahrens, das gut bekannt ist als Overlap-add oder Overlap-save.The filtering on the frequency axis can be implemented by using an arithmetic operation method that is well known as overlap-add or overlap-save.

Ferner können alle die Funktionen, die die Steuereinheit 10, gezeigt in 1, hat, durch Software implementiert werden oder mindestens ein Teil der Funktionen kann durch Hardware implementiert werden.Furthermore, all the functions that the control unit can do 10 , shown in 1 , has to be implemented by software or at least part of the functions can be implemented by hardware.

Beispielsweise kann der Datenprozess eines Aktivierens des IIR-Filters 11 und Steuerns der Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit 15 zum Hervorrufen, dass diese Filterkoeffizienten-Umwandlungseinheit den FIR-Filterkoeffizienten mit der gleichen Übertragungsfunktion wie den IIR-Filterkoeffizienten zu der Zeit eines Anpassens der Übertragungsfunktion erzeugt, und eines Steuerns des FIR-Filters 12 zu der Zeit einer Signalverarbeitung oder zu der Zeit der Beendigung der Anpassung, implementiert werden auf einem Computer durch ein oder mehrere Programme, und mindestens ein Teil von diesen kann implementiert werden über Hardware.For example, the data process of activating the IIR filter 11 and controlling the filter coefficient conversion unit 15 for proving that this filter coefficient conversion unit generates the FIR filter coefficients having the same transfer function as the IIR filter coefficients at the time of adjusting the transfer function, and controlling the FIR filter 12 at the time of signal processing or at the time of completion of the adaptation, be implemented on a computer by one or more programs, and at least a portion of them may be implemented via hardware.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Weil die Signalverarbeitungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Leistungsfähigkeit bereitstellen kann, einschließlich einer Einfachheit der Anpassung, die ein IIR-Filter aufweist, sowie einen hohen Grad von Präzision mit wenigen Betriebsfehlern, was ein FIR-Filter aufweist, ist die Signalverarbeitungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung passend zur Verwendung als Signalverarbeitungsschaltung oder ähnlichem, was passend ist zum Verarbeiten eines Audiosignals mit einer digitalen Signalverarbeitung.Because the signal processing circuit according to the present invention can provide high performance including a simplicity of matching having an IIR filter as well as a high degree of precision with few operational errors having an FIR filter, the signal processing circuit according to the present invention suitable for use as a signal processing circuit or the like, which is suitable for processing an audio signal with digital signal processing.

Claims

A signal processing circuit comprising: an IIR filter ( 11 ) and a FIR filter ( 12 each configured to process a digital signal according to a filter coefficient set in accordance with a transfer function; a filter coefficient conversion unit ( 15 ) configured to generate an FIR filter coefficient having a same transfer function as an IIR filter coefficient of the IIR filter, using the IIR filter; and a control unit ( 10 ) which is configured to control which of the IIR filters ( 11 ) and the FIR filter ( 12 ) is used to process the digital signal; the control unit ( 10 ) when setting the transfer function the IIR filter ( 11 ), and the filter coefficient conversion unit ( 15 ) controls to generate the FIR filter coefficient with the same transfer function as the IIR filter coefficient; and at the completion of setting the transfer function or performing signal processing, the control unit ( 10 ) a FIR filter ( 12 ) to be available for processing the digital signal according to the FIR filter coefficient conversion unit ( 15 ) FIR filter coefficients is used.

Signal processing circuit according to claim 1, characterized by a FIR filter coefficient storage unit ( 14 ) configured by the filter coefficient conversion unit ( 15 ) to store FIR filter coefficients, the control unit ( 10 ) a pulse signal into the filter coefficient conversion unit ( 15 ) and a measured impulse response in the FIR filter coefficient storage unit ( 14 ) stores as the FIR filter coefficient with the same transfer function as the IIR filter coefficient.

Signal processing circuit according to claim 1, characterized by an IIR filter coefficient storage unit ( 13 ) configured to set the filter coefficient of the IIR filter ( 11 ), the filter coefficient conversion unit ( 15 ) in the IIR filter coefficient storage unit ( 13 ) converts IIR filter coefficients stored in the FIR filter coefficients with the same transfer function as the IIR filter coefficient.

Signal processing circuit according to claim 2, wherein the control unit ( 10 ) performs a convolutional arithmetic operation with a predetermined window function on the impulse response when the impulse response exceeds a fixed time length threshold.

A signal processing circuit according to claim 2, wherein, when the impulse response exceeds a fixed time length threshold, the control unit ( 10 ) a frequency conversion on the input signal and the FIR filter coefficient stored in the FIR filter coefficient storage unit (FIG. 14 ), and the frequency-converted input signal multiplied by the frequency-converted FIR filter coefficient.